Объект: HT01HE
Библиотека: HydroThermo2
Имя на уровне решателя: HT01HE
Аннотация: Теплообменник
Обозначение:
Порты (степени свободы) компонента:
№ |
Обозначение порта |
Тип |
Наименование порта |
|---|---|---|---|
1 |
Port1 |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт, вход в основной контур |
2 |
Port2 |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт, выход из основного контура |
3 |
Port3 |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт, вход в контур охлаждения |
4 |
Port4 |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт, выход из контура охлаждения |
Пользовательские параметры модели:
№ |
Параметр |
Тип |
Описание |
Единица |
Значение по умолч. |
|---|---|---|---|---|---|
1 |
D1 |
real |
Гидравлический диаметр основного контура, м |
m |
0.01 |
2 |
D2 |
real |
Гидравлический диаметр контура охлаждения, м |
m |
0.01 |
3 |
Fluid_cooling_circuit |
Имя объекта свойств среды контура охлоаждения, - |
|||
4 |
Fluid_main_circuit |
Имя объекта свойств среды основного контура, - |
|||
5 |
L1 |
real |
Длина трубопровода основного контура, м |
m |
0.1 |
6 |
L2 |
real |
Длина трубопровода контура охлаждения, м |
m |
0.1 |
7 |
MDT1 |
real |
Коэффициент расхода основного контура, - |
0.72 |
|
8 |
MDT2 |
real |
Коэффициент расхода контура охлаждения, - |
0.72 |
|
9 |
Properties_port12 |
Начальные давление и температура для портов 1, 2; Па, К |
101325.0, 293.15 |
||
10 |
Properties_port34 |
Начальные давление и температура для портов 3, 4; Па, К |
101325.0, 293.15 |
||
11 |
k |
real |
Коэффициент передачи тепла, Вт/К |
W/K |
0.01 |
Расчетные и измеряемые величины:
№ |
Параметр |
Описание |
Единица |
|---|---|---|---|
1 |
V_Pressure1 |
Давление на порте |
Pa |
2 |
V_SpecificEnthalpy1 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
3 |
V_Density1 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
4 |
V_Temperature1 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
5 |
S_MassFlow1 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
6 |
S_EnthalpyFlow1 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
7 |
V_Pressure2 |
Давление на порте |
Pa |
8 |
V_SpecificEnthalpy2 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
9 |
V_Density2 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
10 |
V_Temperature2 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
11 |
S_MassFlow2 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
12 |
S_EnthalpyFlow2 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
13 |
V_Pressure3 |
Давление на порте |
Pa |
14 |
V_SpecificEnthalpy3 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
15 |
V_Density3 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
16 |
V_Temperature3 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
17 |
S_MassFlow3 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
18 |
S_EnthalpyFlow3 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
19 |
V_Pressure4 |
Давление на порте |
Pa |
20 |
V_SpecificEnthalpy4 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
21 |
V_Density4 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
22 |
V_Temperature4 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
23 |
S_MassFlow4 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
24 |
S_EnthalpyFlow4 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
Пример использования компонента
Модель теплообменника (HT01HE)
Элемент моделирует теплообменный аппарат, в котором происходит передача тепла между основным контуром и контуром охлаждения через разделяющую стенку. Учитывает коэффициент теплопередачи, гидравлические диаметры и длины трубопроводов обоих контуров, коэффициенты расхода, начальные давления и температуры, а также свойства рабочих сред. Используется в гидравлических и термодинамических системах для моделирования охладителей, нагревателей, радиаторов и других теплообменных устройств.
Проверка изменения температуры на портах теплообменника при течении жидкости, возникающем при перепаде давления от 0 до 20000 Па.
**Начальные данные:**
Схема тестирования:
Схема содержит теплообменник HT01HE, включённый между двумя контурами. Основной контур (горячий) подключён к граничным условиям с начальной температурой 400 К, контур охлаждения (холодный) — с начальной температурой 300 К. Оба контура соединены с источниками давления, создающими перепад давления от 0 до 20000 Па. Жидкость в обоих контурах — вода. Измеряются температуры на входе и выходе каждого контура (a_in, b_out, c_in, d_out) и массовые расходы (Qm, Qm1). Результаты выводятся на осциллографы Temp (температуры) и MassFlow (расходы).
Результат:
Среда — вода. Массовый расход Qm ≈ 0.2 кг/с. Теплоёмкость потока:
Потоки и среды одинаковы, количество тепла одинаково, значит:
где: \(T_x\) — установившаяся температура холодного потока, \(T_g\) — установившаяся температура горячего потока.
Тепловой поток через теплообменник:
Подставляя, получаем:
Тогда \(T_g\) будет 365 К, что сходится с результатом расчётов.
На графике Temp показано изменение температур: a_in
(вход горячего контура) остаётся постоянной 400 К; b_out
(выход горячего контура) падает до ~365 К; c_in (вход холодного
контура) остаётся постоянной 300 К; d_out (выход холодного контура)
возрастает до ~335 К. На графике MassFlow показано, что массовые
расходы \(Q_m\) и \(Q_{m1}\) устанавливаются на значении
~0.2 кг/с. Это подтверждает корректность работы модели теплообменника.
Схема теста
Рисунок 1 - Схема теста
Графики результатов теста
Рисунок 2 - Температуры HT01HE.a_in, HT01HE.b_out, HT01HE.c_in, HT01HE.d_out
Рисунок 3 - Массовые расходы HT01HE.Qm и HT01HE.Qm1
Рисунок 4 - Совмещённый график RUN